대기수 발생기

Atmospheric water generator

대기수 발생기(AWG)는 습한 주변 공기로부터 물을 추출하여 음용수를 생산하는 장치입니다.공기 중의 수증기는 응축 - 공기를 이슬점 이하로 냉각시키고, 공기를 건조제에 노출시키고, 수증기만 통과시키는 막을 사용하거나, 안개를 수집하거나,[1] 공기를 가압함으로써 추출될 수 있습니다.AWG는 주변 공기 중에 항상 물이 존재하기 때문에 음용수를 얻기 어려운 경우에 유용합니다.

AWG는 상당한 에너지 입력이 필요하거나 자연 온도 차이에 의존하여 수동적으로 작동할 수 있습니다.생체 모방 연구는 스테노카라그라실리페스 딱정벌레가 이 일을 수행할 타고난 능력을 가지고 있다는 것을 보여주었습니다.

역사

칠레 아타카마 사막 알토 파타체에 있는 "아트라파니에블라스" 또는 안개 모음.

잉카 사람들은 이슬을 모아 나중에 분배하기 위해 물통에 물을 흘려보내면서 그들의 문화를 선 위에서 유지할 수 있었습니다.[2]역사적 기록은 물을 모으는 안개 울타리의 사용을 보여줍니다.이러한 전통적인 방법은 일반적으로 완전히 수동적이며 외부 에너지원을 사용하지 않고 자연적으로 발생하는 온도 변화에 의존해 왔습니다.[citation needed]

공기 우물은 공기로부터 수동적으로 수분을 모으는 한 가지 방법입니다.

염수 추출 기술은 미 육군과 해군이 테랄랩과 연방재난관리청(FEMA)으로부터 계약했습니다.[3]

DARPA의 대기수 추출 프로그램은 150명의 군인에게 물을 공급하고 4명이 운반할 수 있는 장치를 개발하는 것을 목표로 합니다.2021년 2월 제너럴 일렉트릭은 장치 개발을 계속하기 위해 1,400만 달러를 수여받았습니다.[4]

2022년에는 30% 습도에서 13L/kg/일(1.56US gal/lb/day)의 물을 생성하고 15% 습도에서 6L/kg/일(0.72US gal/lb/day)의 물을 생성하는 셀룰로오스/곤약 껌 기반 흡습제가 입증되었습니다.[5]

테크놀러지스

냉각 기반 시스템이 가장 일반적인 반면 흡습 시스템은 가능성을 보여주고 있습니다.하이브리드 시스템은 흡착, 냉동 및 응축을 결합합니다.[6][7]

냉각응축

냉각-응축 공정의 예.

콘덴싱 시스템은 가장 일반적으로 사용되는 기술입니다.

냉각 응축식 AWG는 압축기를 사용하여 응축기를 통해 냉매를 순환시킨 후 주변 공기를 냉각시키는 증발기 코일을 사용합니다.공기 온도가 이슬점에 도달하면 물이 집열기로 응축됩니다.선풍기는 여과된 공기를 코일 위로 밀어 넣습니다.정화/여과 시스템은 물을 순수하게 유지하고 주변 미생물에 의해 야기되는 위험을 줄입니다.[8]

물 생산 속도는 주변 온도, 습도, 코일을 통과하는 공기의 양, 그리고 코일을 냉각하는 기계의 용량에 따라 달라집니다.AWG는 상대 습도와 공기 온도가 증가함에 따라 더욱 효과적이 됩니다.경험상 주변 온도가 18.3°C(65°F) 이하로 떨어지거나 상대 습도가 30% 이하로 떨어지면 냉각 응축 AWG가 효율적으로 작동하지 않습니다.AWG의 비용 효율성은 기계의 용량, 지역 습도 및 온도 조건, 전력 비용 등에 따라 달라집니다.

반도체 물질의 펠티어 효과는 반도체 물질의 한쪽은 가열되고 다른 한쪽은 냉각되는 대체 응축 시스템을 제공합니다.이 응용 프로그램에서는 공기를 냉각하는 측의 냉각 팬 위로 강제로 공급하여 공기 온도를 낮춥니다.고체 반도체는 휴대용 장치에 편리하지만, 이는 낮은 효율과 높은 전력 소비로 상쇄됩니다.[9]

기수 공급 장치가 있는 증발식 냉각기를 사용하여 습도를 높임으로써 낮은 습도 조건에서 음용수 생성을 향상시킬 수 있습니다.특별한 경우는 실내 공기가 훨씬 더 덥고 습하기 때문에 온실에서 물이 발생하는 것입니다.오만의 해수온실과 IBTS온실이 그 예입니다.

제습 에어컨에서 음용이 되지 않는 물은 부산물입니다.비교적 차가운(노점 이하) 증발기 코일은 처리된 공기로부터 수증기를 응축시킵니다.

석탄을 기반으로 한 전기를 사용하면 어떤 수원보다도 최악의 탄소 발자국(역삼투 해수 담수화를 3배 이상 초과)을 가지고 있으며, 사용자에게 공급하는 것보다 4배 이상 많은 양의 물이 공급망에 필요합니다.[10]

태양열을 이용한 흡착식 냉동기를 사용하는 것이 가장 효율적이고 지속가능한 방법이며, 특히 일조량이 풍부하여 사막 기후에서 유용합니다.포집된 폐열은 포집된 물을 저장 장소로 펌핑하여 효율성을 높일 수 있습니다.

포도상구균

흡습 기술은 흡수 또는 흡착을 통해 공기로부터 물을 끌어냅니다.이 물질들은 공기를 건조시킵니다.건조제는 액체("습식") 또는 고체일 수 있습니다.

습윤 건조제

액체 흡습제로는 염화 리튬이나 브롬화 리튬이 있습니다.[11]

또 다른 습윤 건조제는 농축된 소금물입니다.소금물은 물을 흡수하고, 그 다음에 추출되고 정화됩니다.한 휴대용 장치는 발전기에서 작동합니다.트레일러에 장착된 대형 차량은 연료 갤런당 최대 5갤런의 물을 매일 1,200US 갤런(4,500L)씩 생산합니다.[12]

또 다른 변화는 수동적인 태양 에너지와 중력에 의존함으로써 더 환경 친화적이라고 주장합니다.농축된 소금물은 수증기를 흡수하면서 탑의 바깥쪽으로 흘러 내려갑니다.그러면 소금물이 챔버로 들어가 부분적인 진공 과정을 거쳐 가열되면서 응축되고 모아지는 수증기를 방출하게 됩니다.중력을 이용해 응축된 물을 시스템에서 제거하면 진공 상태가 되어 소금물의 끓는점이 낮아집니다.[13]

고체발습제

실리카겔과 제올라이트는 가압된 공기를 건조시킵니다.태양광을 이용한 직접 음용수 발생 장치가 개발 중에 있습니다.[14]한 장치는 1리터의 물을 만드는 데 310와트시(1,100kJ)가 걸립니다.다공성 구리 베이스 위에 지르코늄/유기 금속-유기 프레임워크를 사용하며, 흑연 기판에 부착됩니다.태양은 흑연을 가열하고 물을 방출하며 흑연을 식힙니다.[15]

연료전지

수소연료전지차는 수소와 주변 산소를 결합해 주행할 때마다 1리터의 음용수를 생산합니다.[16]

힘

대기수 수확을 위한 최소에너지

공기가 증기로 초포화되지 않는 한, 대기로부터 물을 얻기 위해서는 에너지 투입이 필요합니다.필요한 에너지는 습도와 온도의 강력한 기능입니다.깁스 자유 에너지를 이용해 계산할 수 있습니다.

옥상 태양광 수력발전소는 태양열과 태양열을 이용하여 식수를 생산할 수 있습니다.[17][18][19]

하이드로겔은 태양 전지판을[20] 냉각하기 위해 수분(예: 사막의 밤)을 포집하거나 담수를[21][22] 생산하는 데 사용될 수 있습니다. 여기에는 태양 전지판 통합 시스템에서 입증된 것과 같이 작물을 관개하기 위한 용도가 포함되며, 시스템 내의 전지판 옆 또는[23][24] 아래에 이들이 둘러싸여 있습니다.[25][26][27][28][29][30]

한 연구에서는 이러한 장치가 10억 명의 사람들에게 식수를 공급하는 데 도움이 될 수 있다고 보고했습니다. 비록 그리드 밖에서 발전하는 것이 "영구적인 파이프 인프라를 개발하려는 노력을 약화시킬 수 있다.[31][32][33]

참고 항목

참고문헌

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